JP2023002245A - 電力変換装置、情報処理装置、情報処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却構造部に送風を行う送風部の異常に伴う冷却性能の異常と異物の存在に伴う冷却性能の異常とを区別することが可能な電力変換装置、情報処理装置及び情報処理方法を提供する。
【解決手段】電力変換装置は、パワーデバイス（半導体ダイオードＳＤ及び半導体スイッチＳＷ）と、パワーデバイスの放熱のための冷却構造部１９０と、冷却構造部１９０への送風を行う冷却ファンと、冷却構造部１９０（冷却フィン部１９４）の温度Ｔｆと、電力変換装置（筐体）の内部の空気の温度Ｔａとの間の温度差の時間変化の傾向に基づき、冷却構造部１９０及び冷却ファンによる冷却性能の異常に関する診断を行う診断部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本開示は、電力変換装置等に関する。

例えば、電力変換装置において、パワーデバイスの放熱のためのフィン等の冷却構造部の目詰まりやファン等の冷却構造部に送風を行う送風部の故障による冷却異常を判定する方法が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１０－１３６６０９号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、冷却性能の異常の有無を判定することが可能であるものの、発生した異常が冷却構造部の目詰まり等の異物の存在に伴う冷却性能の異常であるのか、送風部の異常に伴う冷却性能の異常であるのかを判定することができない。そのため、例えば、送風部に異常が生じていないにも関わらず、送風部が交換され、電力変換装置のランニングコストの上昇を招く可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、電力変換装置において、冷却構造部に送風を行う送風部の異常に伴う冷却性能の異常と異物の存在に伴う冷却性能の異常とを区別することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
パワーデバイスと、
前記パワーデバイスの放熱のための冷却構造部と、
前記冷却構造部への送風を行う送風部と、
前記冷却構造部の温度と、電力変換装置の内部の空気の温度との間の温度差の時間変化の傾向に基づき、前記冷却構造部及び前記送風部による冷却性能の異常に関する診断を行う診断部と、を備える、
電力変換装置が提供される。

また、本開示の他の実施形態では、
パワーデバイスと、前記パワーデバイスの放熱のための冷却構造部と、前記冷却構造部への送風を行う送風部と、を有する電力変換装置に関する情報処理装置であって、
前記冷却構造部の温度と、前記電力変換装置の内部の空気の温度との間の温度差の時間変化の傾向に基づき、前記冷却構造部及び前記送風部による冷却性能の異常に関する診断を行う、
情報処理装置が提供される。

また、本開示の更に他の実施形態では、
パワーデバイスと、前記パワーデバイスの放熱のための冷却構造部と、前記冷却構造部への送風を行う送風部と、を有する電力変換装置に関する情報処理装置が実行する情報処理方法であって、
前記冷却構造部の温度と、前記電力変換装置の内部の空気の温度との間の温度差の時間変化の傾向に基づき、前記冷却構造部及び前記送風部による冷却性能の異常に関する診断を行う、
情報処理方法が提供される。

上述の実施形態によれば、電力変換装置において、冷却構造部に送風を行う送風部の異常に伴う冷却性能の異常と異物の存在に伴う冷却性能の異常とを区別することができる。

冷却異常診断システムの構成の一例を示す図である。 電力変換装置の冷却構造部の一例を示す模式図である。 制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 電力変換装置の冷却異常の発生時におけるフィン温度と内気温度との温度差の時間変化の一例を示す図である。 電力変換装置の冷却異常の診断方法の一例を模式的に示す図である。 基準データの取得処理の一例を概略的に示すフローチャートである。 電力変換装置の冷却異常の診断処理の一例を概略的に示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

［冷却異常診断システムの構成］
図１を参照して、本実施形態に係る冷却異常診断システム１の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る冷却異常診断システム１の構成の一例を示す図である。

本実施形態に係る冷却異常診断システム１は、電力変換装置１００の冷却性能の異常に関する診断を行う。

図１に示すように、冷却異常診断システム１は、電力変換装置１００と、演算装置２００と、端末装置３００とを含む。

電力変換装置１００は、商用電源ＰＳから入力される三相交流電力（例えばＲ相、Ｓ相、及びＴ相）を所定の電圧や所定の周波数を有する三相交流電力（例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）に変換し、電動機Ｍを駆動する。

電動機Ｍは、電力変換装置１００から出力される三相交流電力に基づき、例えば、紡績工場に設置される巻き取り機等の所定の機械を駆動する。

尚、電力変換装置１００は、商用電源以外の他の電源から入力される三相交流電力に基づき、電動機Ｍを駆動する三相交流電力を生成してもよい。また、電力変換装置１００は、直流電源から入力される電力に基づき、電動機Ｍを駆動する三相交流電力を生成してもよい。この場合、直流電力は、後述の整流回路１１０とインバータ回路１３０との間の直流リンク部（正ラインＰＬ及び負ラインＮＬ）に入力される。

電力変換装置１００は、整流回路１１０と、平滑回路１２０と、インバータ回路１３０と、制御装置１４０と、センサ１５０と、表示装置１６０と、通信装置１７０と、冷却ファン１８０とを含む。

整流回路１１０は、商用電源ＰＳから入力されるＲ相、Ｓ相、及びＴ相の三相交流電力を整流し、直流電力を出力可能に構成される。整流回路１１０は、正側及び負側の出力端のそれぞれが正ラインＰＬ及び負ラインＮＬの一端に接続され、正ラインＰＬ及び負ラインＮＬを通じて、直流電力を平滑回路１２０に出力することができる。整流回路１１０は、例えば、６つの半導体ダイオードＳＤ（パワーデバイスの一例）（図２参照）を含み、上下アームを構成する２つの半導体ダイオードＳＤの直列接続体が３組並列接続されるブリッジ型全波整流回路である。

平滑回路１２０は、整流回路１１０から出力される直流電力やインバータ回路１３０から回生される直流電力の脈動を抑制し、平滑化する。

平滑回路１２０は、例えば、平滑コンデンサを含む。

平滑コンデンサは、整流回路１１０やインバータ回路１３０と並列に、正ラインＰＬ及び負ラインＮＬを繋ぐ経路に設けられてよい。

平滑コンデンサは、適宜、充放電を繰り返しながら、整流回路１１０から出力される直流電力やインバータ回路１３０から出力（回生）される直流電力を平滑化する。

平滑コンデンサは、一つであってよい。また、平滑コンデンサは、複数配置されてもよく、複数の平滑コンデンサが正ラインＰＬ及び負ラインＮＬの間に並列接続されてもよいし、直列接続されてもよい。また、複数の平滑コンデンサは、２以上の平滑コンデンサの直列接続体が正ラインＰＬ及び負ラインＮＬの間に複数並列接続される形で構成されてもよい。

また、平滑回路１２０は、例えば、リアクトルを含む。

リアクトルは、整流回路１１０と平滑コンデンサ（具体的には、平滑コンデンサが配置される経路との分岐点）との間の正ラインＰＬに設けられてよい。

リアクトルは、適宜、電流の変化を妨げるように電圧を発生させながら、整流回路１１０から出力される直流電力やインバータ回路１３０から出力（回生）される直流電力を平滑化する。

インバータ回路１３０は、その正側及び負側の入力端が正ラインＰＬ及び負ラインＮＬの他端に接続される。インバータ回路１３０は、平滑回路１２０から供給される直流電力を半導体スイッチＳＷ（パワーデバイスの一例）（図２参照）のスイッチ動作により、所定の周波数や所定の電圧を有する三相交流電力（例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）に変換し電動機Ｍに出力する。半導体スイッチＳＷは、例えば、シリコン（Ｓｉ）製のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であってよい。また、半導体スイッチＳＷは、例えば、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体素子であってもよい。

インバータ回路１３０は、例えば、６つの半導体スイッチＳＷを含み、上下アームを構成する２つの半導体スイッチＳＷの直列接続体（スイッチレグ）が正ラインＰＬ及び負ラインＮＬの間に３組並列接続されるブリッジ回路を含む形で構成される。そして、インバータ回路１３０は、３組の上下アームの接続点から引き出されるＵ相線、Ｖ相線、及びＷ相線を通じて、三相交流電力を出力してよい。また、６つの半導体スイッチＳＷには、それぞれ、環流ダイオードが並列接続されてよい。

制御装置１４０（情報処理装置の一例）は、電力変換装置１００に関する制御を行う。制御装置１４０の機能は、任意のハードウェア或いは任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。

尚、制御装置１４０の機能の一部又は全部は、電力変換装置１００の外部、例えば、演算装置２００や端末装置３００（共に、情報処理装置の一例）等に移管されてもよい。

センサ１５０は、電力変換装置１００の運転状態（稼働状態）に関する測定データを取得する。センサ１５０は、例えば、一対一の通信線等を通じて制御装置１４０と接続され、測定データに対応する信号は、制御装置１４０に取り込まれる。これにより、制御装置１４０は、センサ１５０の出力信号に基づき、電力変換装置１００に関する制御を行ったり、後述の如く、電力変換装置１００の冷却異常に関する診断を行ったりすることができる。

センサ１５０は、例えば、各種温度センサを含む。温度センサには、例えば、冷却フィン部１９４の温度（以下、「フィン温度」）Ｔｆを検出するフィン温度センサが含まれてよい。また、温度センサには、例えば、電力変換装置１００の筐体の内部の空気の温度（以下、「内気温度」）Ｔａを検出する内気温度センサが含まれてよい。

また、センサ１５０は、例えば、各種電流センサや電圧センサ等を含む。電流センサには、例えば、電動機Ｍに出力される負荷電流を検出する負荷電流センサが含まれてよい。

表示装置１６０は、例えば、電力変換装置１００の筐体の外側の表面に設けられる。表示装置１６０は、制御装置１４０の制御下で、電力変換装置１００の運転状態（稼働状態）に関する情報を表示する。

尚、表示装置１６０は、電力変換装置１００の筐体の外部、例えば、電動機Ｍにより電気駆動される所定の機械の筐体の表面（外面）に設けられてもよい。

通信装置１７０は、所定の通信回線を通じて、演算装置２００や端末装置３００等の電力変換装置１００の外部の機器と通信を行う。

所定の通信回線は、例えば、一対一の通信線であってよい。また、所定の通信回線には、例えば、電動機Ｍにより電機駆動される所定の機械が設置される施設（工場）内に構築されるフィールドネットワーク等のローカルネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）が含まれてよい。ローカルネットワークは、有線で構築されていてもよいし、無線で構築されていてもよいし、その双方を含んでいてもよい。また、所定の通信回線には、例えば、電動機Ｍにより電気駆動される所定の機械が設置される施設（工場）の外部の広域ネットワーク（ＷＡＮ：Wide Area Network）が含まれてもよい。広域ネットワークには、例えば、基地局を末端とする移動体通信網、通信衛星を利用する衛星通信網、インターネット網等が含まれてよい。また、所定の通信回線には、例えば、ブルートゥース（登録商標）やＷｉＦｉ等の所定の無線通信規格による近距離通信回線が含まれてもよい。

尚、通信装置１７０の機能は、制御装置１４０（インタフェース１４４）に組み込まれてもよい。

冷却ファン１８０（送風部の一例）は、後述の冷却構造部１９０（具体的には、冷却フィン部１９４）に送風し、冷却構造部１９０による放熱を促進させる。

電力変換装置１００の筐体には、外気の吸込口（吸気口）及び内気の排出口（排気口）が設けられ、冷却ファン１８０は、吸気口から排気口に向かう空気の流れの経路中で、冷却構造部１９０より上流側に設けられてよい。この場合、冷却ファン１８０は、吸気口から外気を吸い込み、冷却構造部１９０に向かって送り出すことにより、相対的に低い温度の外気を冷却構造部１９０に当てて、冷却構造部１９０との熱交換により昇温した空気を排気口から排出させる。また、冷却ファン１８０は、吸気口から排気口に向かう空気の流れの経路中で、冷却構造部１９０より下流側に設けられてもよい。この場合、冷却ファン１８０は、冷却構造部１９０の周辺の空気を吸い出し、上流側の吸気口から冷却構造部１９０に向かう空気の流れを作り出すことにより、相対的に低い温度の外気を冷却構造部１９０に当てる。

演算装置２００は、電力変換装置１００の外部に設けられ、各種の演算処理を行う。

演算装置２００は、例えば、電力変換装置１００と所定の通信回線を通じて通信可能に接続され、制御装置１４０からの指令に応じて、電力変換装置１００の制御に関する演算処理を行ってよい。具体的には、演算装置２００は、制御装置１４０からの指令に応じて、後述の冷却異常の判定に関する演算処理の一部又は全部を行ってよい。

演算装置２００は、例えば、電動機Ｍにより電気駆動される所定の機械を制御するためのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）やエッジコントローラであってよい。また、演算装置２００は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等のコンピュータ端末であってもよい。

また、演算装置２００は、例えば、サーバ装置であってもよい。サーバ装置は、電動機Ｍにより電気駆動される所定の機械が設置される施設（工場）の外部に設置されるクラウドサーバやオンプレミスサーバであってよい。また、サーバ装置は、例えば、電動機Ｍにより電気駆動される所定の機械が設置される施設（工場）の内部、或いは、施設の近隣の通信施設（例えば、基地局や局舎）等に設置されるエッジサーバであってもよい。

端末装置３００は、電力変換装置１００の外部に設けられ、電力変換装置１００（冷却異常診断システム１）のユーザに利用される。端末装置３００は、例えば、表示部３１０を通じて、ユーザに各種情報を提供したり、ユーザから各種入力を受け付け、電力変換装置１００に送信したりする。

端末装置３００は、例えば、デスクトップ型のコンピュータ端末等の定置型の端末装置を含んでよい。また、端末装置３００は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、ラップトップ型のコンピュータ端末等の携帯型（可搬型）の端末装置（携帯端末）を含んでもよい。

［電力変換装置の冷却構造］
次に、図２を参照して、電力変換装置１００の冷却構造部１９０について説明する。

図２は、電力変換装置１００の冷却構造部１９０の一例を示す模式図である。

冷却構造部１９０は、例えば、ヒートシンクに相当し、フィンベース１９２と、冷却フィン部１９４とを含む。

フィンベース１９２は、所定の厚みを有する平板形状を有する。フィンベース１９２の平板形状の一方の表面（図中の下面）には、冷却フィン部１９４が設けられ、その他方の表面（図中の上面）には、整流回路１１０及びインバータ回路１３０のそれぞれに相当する回路基板１１０Ａ，１３０Ａが載置される。

フィンベース１９２は、相対的に熱伝導性の高い部材で構成される。これにより、半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷの通電時の損失により生じる熱エネルギをフィンベース１９２に逃がし易くすることができる。フィンベース１９２は、例えば、アルミニウム、鉄、銅等の金属により構成されてよい。以下、冷却フィン部１９４についても同様であってよい。

冷却フィン部１９４は、上述の如く、フィンベース１９２の平板形状の一方の表面に設けられる。冷却フィン部１９４は、フィンベース１９２の表面から離れる方向（図中のＺ軸負方向に）突出するように複数設けられるフィン１９４Ａを含む。

複数のフィン１９４Ａは、それぞれ、非常に厚みが薄い平板形状を有し、フィンベース１９２の一方の表面に所定の方向（図中のＸ軸方向）に沿って略等間隔で並べられる。

複数のフィン１９４Ａは、それぞれ、相対的に熱伝導性が高い部材で構成される。これにより、半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷの通電時の損失により生じる熱エネルギをフィンベース１９２から複数のフィン１９４Ａに逃がし易くすることができる。また、複数のフィン１９４Ａは、相対的に大きい表面積を有する。これにより、複数のフィン１９４Ａと空気との接触面積を相対的に大きくし、熱エネルギを周辺の空気に放熱させ易くすることができる。そのため、半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷの通電時の損失により生じる熱エネルギを空気に放熱させ易くなり、電力変換装置１００の冷却性能を向上させることができる。

また、冷却ファン１８０の作用によって、複数のフィン１９４Ａが並べられる方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な方向（図中のＹ軸方向）に冷却風ＣＡが流れる。これにより、複数のフィン１９４Ａの間を冷却風ＣＡが通過し、複数のフィン１９４Ａの周囲の空気の温度は相対的に低い状態に維持される。そのため、フィン１９４Ａと周辺の空気との温度差が相対的に大きくなり、フィン１９４Ａの熱エネルギを周辺の空気に放熱し易くすることができる。よって、半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷの通電時の損失により生じる熱エネルギを空気に放熱させ易くなり、電力変換装置１００の冷却性能を更に向上させることで、電力変換装置１００に要求される冷却性能を確保することができる。

一方、電力変換装置１００が設置される環境によっては、複数のフィン１９４Ａの間に異物が詰まってしまう場合があり得る。また、異物の大きさによっては、電力変換装置１００の筐体の吸気口に異物が詰まってしまう可能性もある。例えば、紡績工場では、粉塵だけでなく、綿花が空気中に含まれる場合があり、綿花等が複数のフィン１９４Ａの間や電力変換装置１００の筐体の吸気口に詰まってしまう可能性がある。すると、異物が詰まっている部分に対応するフィン１９４Ａに冷却風ＣＡが当たらなくなったり、そもそも、吸気口から吸入される外気量が少なくなって冷却フィン部１９４に供給される空気の温度が高くなってしまったりする可能性がある。そのため、冷却構造部１９０及び冷却ファン１８０による半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷの冷却性能が悪化する。その結果、冷却構造部１９０及び冷却ファン１８０による電力変換装置１００（半導体ダイオードＳＤ及び半導体スイッチＳＷ）の冷却性能の異常（以下、「冷却異常」）が発生する可能性がある。

また、冷却ファン１８０に異常が発生し、冷却ファン１８０の回転数が低下したり、冷却ファン１８０が停止したりすると、冷却フィン部１９４（フィン１９４Ａ）の周辺の空気の温度が相対的に高くなる。そのため、冷却構造部１９０及び冷却ファン１８０による半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷの冷却性能が悪化する。その結果、冷却構造部１９０及び冷却ファン１８０による電力変換装置１００（半導体ダイオードＳＤ及び半導体スイッチＳＷ）の冷却異常が発生する可能性がある。

そして、冷却異常の程度によっては、フィン温度Ｔｆが過熱温度Ｔｆｅｒｒに到達し、その結果、電力変換装置１００を強制停止させる必要が生じ、電動機Ｍにより電気駆動される所定の機械が設置される工場の操業に影響を与えてしまう可能性がある。

尚、冷却構造部１９０は、半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷの通電時の損失により生じる熱エネルギの周囲の空気への放熱を促進可能であれば、任意の形態であってよい。例えば、フィン１９４Ａは、複数でなく、一つであってもよい。また、フィンベース１９２には、フィン１９４Ａの代わりに、相対的に熱伝導性の高い部材で構成される棒状や針状の突起部が一つ或いは複数設けられてもよい。

［制御装置の構成］
次に、図３、図４を参照して、制御装置１４０の構成について説明する。

図３、図４は、本実施形態に係る冷却異常診断システム１における制御装置１４０の構成の一例を示す図である。具体的には、図３は、制御装置１４０のハードウェア構成の一例を示すブロック図であり、図４は、制御装置１４０の機能構成の一例を示すブロック図である。

図３に示すように、制御装置１４０は、例えば、互いにバスＢで接続される、ＣＰＵ１４１（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置１４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の補助記憶装置１４３、及びインタフェース１４４を含む。制御装置１４０は、補助記憶装置１４３にインストールされるプログラムをメモリ装置１４２にロードしＣＰＵ１４１に実行させることにより、各種制御を行う。また、制御装置１４０は、インタフェース１４４を通じて、外部の信号を受信したり、外部に信号を出力（送信）したりする。

図４に示すように、制御装置１４０は、機能部として、駆動制御部１４０１と、記録部１４０２と、記憶部１４０３と、保守判定部１４０４と、診断部１４０５とを含む。駆動制御部１４０１、記録部１４０２、保守判定部１４０４、及び診断部１４０５の機能は、例えば、補助記憶装置１４３にインストールされるプログラムがメモリ装置１４２にロードされＣＰＵ１４１上で実行されることにより実現される。また、記憶部１４０３の機能は、例えば、補助記憶装置１４３に規定される記憶領域により実現される。

駆動制御部１４０１は、インバータ回路１３０を通じて、電動機Ｍの駆動制御を行う。具体的には、駆動制御部１４０１は、インバータ回路１３０（具体的には、それぞれの半導体スイッチＳＷのゲート）に駆動信号を出力し、インバータ回路１３０を用いて、電動機Ｍが所定の運転条件を満足するように駆動する。換言すれば、駆動制御部１４０１は、所定の運転条件に沿って電動機Ｍを駆動するための制御信号を生成し、インバータ回路１３０に出力する。

また、駆動制御部１４０１は、フィン温度Ｔｆが冷却フィン部１９４の過熱状態を表す過熱温度Ｔｆｅｒｒに到達すると、電力変換装置１００の保護機能を作動させ、電力変換装置１００を強制的に運転停止させる。

記録部１４０２は、センサ１５０から取り込まれる所定の測定データを記憶部１４０３に時系列で記録する。記録部１４０２の詳細は、後述する（図７参照）。

記憶部１４０３は、記録部１４０２を通じて時系列で記録される所定の測定データを記憶する。例えば、記憶部１４０３には、所定の測定データ、及びその測定データが取得されたときの時刻データを含むレコードデータが蓄積されてよい。

保守判定部１４０４は、冷却構造部１９０に関する保守が行われたか否かを判定する。冷却構造部１９０に関する保守とは、冷却構造部１９０の機能、即ち、冷却構造部１９０による電力変換装置１００の冷却機能を正常な状態に維持することを意味する。冷却構造部１９０に関する保守には、例えば、冷却構造部１９０（冷却フィン部１９４）や電力変換装置１００の筐体の吸気口等の清掃が含まれる。

例えば、保守判定部１４０４は、ユーザから冷却構造部１９０に関する保守が行われたことを示す所定の入力が受け付けられる場合、冷却構造部１９０の保守が行われたと判定してよい。ユーザからの所定の入力は、例えば、電力変換装置１００や電力変換装置１００が搭載される所定の機械に設置される入力部を通じて受け付けられる。また、ユーザからの所定の入力は、例えば、演算装置２００や端末装置３００に設置される入力部に対するユーザの所定の入力を表す信号が、演算装置２００や端末装置３００から送信され、通信装置１７０によって受信されることにより受け付けられる。

また、例えば、保守判定部１４０４は、前回及び今回の電力変換装置１００の運転中のセンサ１５０の測定データを比較することにより、冷却構造部１９０の保守が行われたか否かを判定する。具体的には、保守判定部１４０４は、前回及び今回の電力変換装置１００の運転中の冷却フィン部１９４の温度（フィン温度Ｔｆ）の測定データ或いはその時間変化を比較し、冷却構造部１９０の保守が行われたか否かを判定してよい。冷却構造部１９０の保守（清掃）が実施されると、冷却構造部１９０の放熱効率が改善し、前回の電力変換装置１００の運転時に対して、フィン温度Ｔｆ或いはその時間変化に相違が生じ得るからである。また、保守判定部１４０４は、前回及び今回の電力変換装置１００の運転中の電力変換装置１００の筐体の内部の空気の温度（内気温度Ｔａ）の測定データ或いはその時間変化を比較し、冷却構造部１９０の保守が行われたか否かを判定してもよい。冷却構造部１９０の保守が実施されると、上述の如く、冷却構造部１９０の放熱効率が改善し、前回の電力変換装置１００の運転時に対して、冷却構造部１９０の熱エネルギの移動先である空気の温度（内気温度Ｔａ）やその時間変化に相違が生じ得るからである。また、保守判定部１４０４は、前回及び今回の電力変換装置１００の運転中のフィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの温度差Ｙの測定データ、或いは、その時間変化を比較し、冷却構造部１９０の保守が行われたか否かを判定してもよい。冷却構造部１９０の保守が実施されると、上述の如く、冷却構造部１９０の放熱効率が改善し、前回の電力変換装置１００の運転時に対して、フィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの温度差Ｙやその時間変化に相違が生じ得るからである。

診断部１４０５は、電力変換装置１００の冷却性能の異常に関する診断を行う。具体的には、後述する半導体ダイオードＳＤ及び半導体スイッチＳＷの通電時の損失により発せられる熱を放熱するための冷却構造部１９０及び冷却構造部１９０に冷却風を送風する冷却ファン１８０による冷却性能の異常に関する診断を行う。詳細は、後述する（図６、図８参照）。

［冷却異常の診断方法の概要］
次に、図５、図６を参照して、制御装置１４０（診断部１４０５）による電力変換装置１００の冷却異常に関する診断方法の概要について説明する。

図５は、冷却異常の発生時におけるフィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの温度差Ｙの時間変化の一例を示す図である。具体的には、図５は、異物の存在に伴う冷却異常の発生時における温度差Ｙの時間変化の一例（グラフ５０１）、及び冷却ファン１８０の異常（故障）による冷却異常の発生時における温度差Ｙの時間変化の一例（グラフ５０２）を示す図である。図６は、電力変換装置１００の冷却異常の診断方法の一例を模式的に示す図である。

図５に示すように、冷却異常が発生すると、時間が経過するにつれて、フィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの温度差Ｙが上昇する。冷却構造部１９０から空気への放熱量が低下することで、フィン温度Ｔｆの時間変化に対する上昇速度が相対的に大きくなる一方で内気温度Ｔａの時間変化に対する上昇速度が相対的に小さくなるからである。そのため、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データの大小や時間変化の傾向によって、冷却異常の発生の有無を判定することができる。

また、異物の存在に伴う冷却異常の発生時における温度差Ｙの上昇速度は、相対的に小さい（緩やかである）一方、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常の発生時における温度差Ｙの上昇速度は、相対的に大きくなっている。そのため、診断部１４０５は、温度差Ｙの上昇速度の大小に基づき、異物の存在に伴う冷却性能の異常と、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却性能の異常とを区別することができる。

例えば、図６に示すように、診断部１４０５は、異物の存在に伴う冷却性能の異常時における温度差Ｙの時間変化の傾向を表す基準データ６００を用いて、異物の存在に伴う冷却異常、及び冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常を区別しながら、冷却異常の有無を判定する。

基準データ６００は、異物の存在に伴う冷却性能の異常時における冷却構造部１９０の保守済みの状態からの電力変換装置１００の累積運転時間ＯＴａの経過に伴う温度差Ｙの時間変化を表す。冷却構造部１９０の保守済みの状態からの電力変換装置１００の累積運転時間ＯＴａは、冷却構造部１９０に関する保守が行われた状態を起点とする電力変換装置１００の累積運転時間である。制御装置１４０は、工場出荷後の使用開始からの累積運転時間ＯＴから冷却構造部１９０に関する保守が行われる直前までの累積運転時間ＯＴを減算することにより、累積運転時間ＯＴａを算出することができる。

診断部１４０５は、基準データ６００に対する温度差Ｙの測定データの乖離が相対的に小さい場合、異物の存在に伴う冷却性能の異常があると判定する。具体的には、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データ、及びその測定データが取得されたときの保守済み状態からの累積運転時間ＯＴａで規定される座標が、基準データ６００を含む領域６０１にある場合、異物の存在に伴う冷却性能の異常があると判定してよい。より具体的には、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データと、冷却構造部１９０に関する保守済みの状態を起点とする同じタイミングの基準値Ｙｃｒとの差が閾値ΔＹｔｈ（＞０）より小さい場合、異物の存在に伴う冷却性能の異常があると判定してよい。例えば、領域６０１は、基準データ６００の値（以下、「基準値」）Ｙｃｒの±３０％の値の範囲に設定される。この場合、閾値ΔＹｔｈは、冷却構造部１９０に関する保守済みの状態を起点として、温度差Ｙの測定データが取得されたときと同じタイミングの基準値Ｙｃｒの３０％の値に相当する。

一方、診断部１４０５は、基準データ６００に対する温度差Ｙの測定データの乖離が、温度差Ｙが大きくなる方向へ相対的に大きい場合、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却性能の異常があると判定する。具体的には、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データ、及びその測定データが取得されたときの保守済み状態からの累積運転時間ＯＴａで規定される座標が領域６０２にある場合、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常があると判定してよい。領域６０２は、領域６０１よりも温度差Ｙが大きい側に隣接する領域である。より具体的には、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データから、冷却構造部１９０に関する保守済みの状態を起点とする同じタイミングの基準値Ｙｃｒを減じた値が閾値ΔＹｔｈ以上である場合、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常があると判定してよい。

尚、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常がある場合には、冷却ファン１８０の異常に加えて、異物の存在に伴う冷却異常も存在する場合が含まれうる。

また、診断部１４０５は、基準データ６００に対する温度差Ｙの測定データの乖離が、温度差Ｙが小さくなる方向へ相対的に大きい場合、冷却異常がないと判定する。具体的には、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データ、及びその測定データが取得されたときの保守済み状態からの累積運転時間ＯＴａで規定される座標が領域６０３にある場合、冷却異常がないと判定してよい。領域６０３は、領域６０１よりも温度差Ｙが小さい側に隣接する領域である。より具体的には、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データを、冷却構造部１９０に関する保守済みの状態を起点とする同じタイミングの基準値Ｙｃｒから減じた値が閾値ΔＹｔｈ以上である場合、冷却異常がないと判定してよい。

このように、本例では、制御装置１４０は、異物の存在に伴う冷却異常の発生時における温度差Ｙの時間変化を表す基準データ６００を用いて、電力変換装置１００の異常の有無を判定する。

これにより、制御装置１４０は、基準データ６００に対する温度差Ｙの測定データの乖離度の大小によって、異物の存在に伴う冷却異常と冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常を区別しながら、冷却異常の有無を判定することができる。

［基準データの取得処理］
次に、図７を参照して、制御装置１４０による基準データの取得処理について説明する。

図７は、制御装置１４０による基準データの取得処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、電力変換装置１００の電源オンから電源オフまでの運転中において、所定周期ごとに繰り返し実行される。

本例では、基準データの取得完了の有無を表すフラグＦ１が用いられる。フラグＦ１は、例えば、補助記憶装置１４３に格納され、電力変換装置１００の工場出荷時に初期値として、基準データが取得済みでないことを表す"０"に設定される。そして、フラグＦ１は、電力変換装置１００の電源オン時に補助記憶装置１４３からメモリ装置１４２に読み出されて利用されたり更新されたりすると共に、電力変換装置１００の電源オフ時に補助記憶装置１４３に最新の状態が格納される態様であってよい。

図７に示すように、ステップＳ１０２にて、記録部１４０２は、フラグＦ１が"０"である、即ち、基準データを取得済みでないことを表す状態か否かを判定する。記録部１４０２は、フラグＦ１が"０"である場合、ステップＳ１０４に進み、フラグＦ１が"０"でない、即ち、基準データを取得済みであることを表す"１"である場合、今回のフローチャートを終了する。

ステップＳ１０４にて、記録部１４０２は、最新のフィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの温度差Ｙの測定データが最大温度差Ｙｍａｘより大きいか否かを判定する。

最大温度差Ｙｍａｘは、記憶部１４０３に記録済みの温度差Ｙの測定データうちの最大値を表す。最大温度差Ｙｍａｘは、工場出荷時に所定の初期値に設定されている。最大温度差Ｙｍａｘの初期値は、基準データとしての温度差Ｙの記録する際の温度差Ｙの下限値として機能する。

記録部１４０２は、最新の温度差Ｙの測定データが最大温度差Ｙｍａｘより大きい場合、ステップＳ１０６に進み、それ以外の場合、今回のフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ１０６にて、記録部１４０２は、最新の温度差Ｙの測定データ、及びその測定データが取得されたときの工場出荷後の使用開始からの電力変換装置１００の累積運転時間ＯＴを対応付けて記憶部１４０３に記録する。具体的には、記録部１４０２は、最新の温度差Ｙの測定データ、及びその測定データが取得されたときの累積運転時間ＯＴを含むレコードデータを作成し、記憶部１４０３に保存する。

制御装置１４０は、ステップＳ１０６の処理が完了すると、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８にて、記録部１４０２は、基準データに相当する温度差Ｙの時系列での測定データの記録の終了条件が成立したか否かを判定する。

終了条件は、例えば、フィン温度Ｔｆが終了条件に相当する温度（以下、「記録終了温度」）Ｔｆｏｖｅｒに到達していることであってよい。記録終了温度Ｔｆｏｖｅｒは、過熱温度Ｔｆｅｒｒよりもある程度小さい（低い）温度に設定される。また、終了条件は、例えば、測定データの記録回数が所定回数に到達したことであってもよい。

記録部１４０２は、基準データの記録の終了条件が成立した場合、ステップＳ１１０に進み、終了条件が成立していない場合、今回のフローチャートを終了する。

ステップＳ１１０にて、記録部１４０２は、フラグＦ１を"１"に設定する。

制御装置１４０は、ステップＳ１１０の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。

このように、本例では、制御装置１４０は、電力変換装置１００に関する保守済みの状態に相当する、工場出荷後の電力変換装置１００の使用開始の状態を起点として、累積運転時間ＯＴの経過に伴う、温度差Ｙの時間変化の上昇傾向を表す時系列の測定データを取得する。これにより、制御装置１４０は、取得した時系列の測定データに基づき、基準データを取得することができる。電力変換装置１００の工場出荷後の使用開始から初期の時点で、冷却ファン１８０に異常が生じる可能性は非常に低く、この時点での温度差Ｙの上昇は、異物の存在に起因していると考えられるからである。

この際、制御装置１４０（診断部１４０５）は、記憶部１４０３に記憶される測定データのレコード群を、そのまま、基準データとして利用してもよいし、測定データのレコード群に基づき、基準データに相当する近似式やテーブルデータを生成してもよい。

［冷却異常の診断処理］
次に、図８を参照して、制御装置１４０による電力変換装置１００の冷却異常の診断処理について説明する。

図８は、制御装置１４０による電力変換装置１００の冷却異常の診断処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、電力変換装置１００の電源オンから電源オフまでの運転中において、所定周期ごとに繰り返し実行される。

本例では、電力変換装置１００の今回の運転開始（電源オン）の直前に冷却構造部１９０に関する保守が行われたか否かを表すフラグＦ２が使用される。フラグＦ２は、例えば、工場出荷後の最初の使用開始（電源オン）時に初期値として、冷却構造部１９０に関する保守が行われたことを表す"１"に設定され、電力変換装置１００の電源オンから電源オフまでの間でメモリ装置１４２に保持される。そして、フラグＦ２は、工場出荷後の２回目以降の電力変換装置１００の電源オン時に、保守判定部１４０４の判定結果に応じて設定されると共に、電源オフまでの間でその状態が維持される態様であってよい。具体的には、保守判定部１４０４により冷却構造部１９０に関する保守が行われたと判定されると、フラグＦ２は"１"に設定され、電力変換装置１００の電源オフまでに間、その状態が維持されてよい。一方、保守判定部１４０４により冷却構造部１９０に関する保守が行われていないと判定されると、フラグＦ２は冷却構造部１９０に関する保守が行われていないことを表す"０"に設定され、電力変換装置１００の電源オフまでの間、その状態が維持されてよい。

図８に示すように、ステップＳ２０２にて、診断部１４０５は、フラグＦ１が"１"であるか否か、即ち、基準データを取得済みであるか否かを判定する。診断部１４０５は、フラグＦ１が"１"でない、即ち、基準データを取得済みでないことを表す"０"である場合、ステップＳ２０４に進み、フラグＦ１が基準データを取得済みであることを表す"１"である場合、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０４にて、診断部１４０５は、最新のフィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａの温度差Ｙ（＝Ｔｆ－Ｔａ）の測定データが所定の閾値Ｙｔｈを超えているか否かを判定する。

閾値Ｙｔｈは、電力変換装置１００に冷却異常が生じていると判定するための温度差Ｙの下限値として予め規定される。また、閾値Ｙｔｈは、フィン温度Ｔｆが過熱温度Ｔｆｅｒｒに到達するタイミングに相当する温度差Ｙの値よりもある程度小さい値として設定される。これにより、診断部１４０５は、電力変換装置１００が強制的に停止されるよりも前のタイミングで、電力変換装置１００の冷却異常の発生を判定することができる。

診断部１４０５は、最新の温度差Ｙの測定データが閾値Ｙｔｈを超えている場合、ステップＳ２０６に進み、閾値Ｙｔｈを超えていない場合、今回のフローチャートを終了する。

ステップＳ２０６にて、電力変換装置１００の冷却異常の発生を表すアラートをユーザに向けて出力する。

アラートは、例えば、表示装置１６０を通じて、視覚的な方法でユーザに出力されてよい。また、アラートは、例えば、通信装置１７０からアラートに相当する信号が端末装置３００に送信されることにより、端末装置３００の表示部３１０を通じて、視覚的な方法で、ユーザに出力されてもよい。また、表示装置１６０や表示部３１０には、冷却異常の発生の事実のみが表示されてもよいし、その事実に加えて、フィン温度Ｔｆ、内気温度Ｔａ、及び温度差Ｙ等を含む電力変換装置１００の稼働状態（運転状態）のデータやこれらの履歴を表すデータが数値として表示されてもよい。履歴を表すデータは、例えば、温度差Ｙの変化を表すデータであってよい。また、アラートは、電力変換装置１００、電力変換装置１００が搭載される所定の機械、或いは、端末装置３００等に設けられるスピーカ等の音出力装置を通じて、ユーザに向けて出力されてもよい。以下、後述のステップＳ２１２，Ｓ２１６，Ｓ２２０のアラートについても同様であってよい。

制御装置１４０は、ステップＳ２０６の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。

一方、ステップＳ２０８にて、診断部１４０５は、フラグＦ２が"１"であるか、即ち、今回の電力変換装置１００の運転開始（電源オン）の直前に冷却構造部１９０に関する保守が行われたか否かを判定する。診断部１４０５は、フラグＦ２が"１"でない、即ち、冷却構造部１９０に関する保守が行われていないことを表す"０"である場合、ステップＳ２１０に進み、フラグＦ２が冷却構造部１９０に関する保守が行われたことを表す"１"である場合、ステップＳ２１８に進む。

尚、ステップＳ２０８では、直近で冷却構造部１９０に関する保守が行われてからの電力変換装置１００の累積運転時間ＯＴａが所定時間以下であるか否かが判定されてもよい。所定時間は、冷却構造部１９０に関する保守済みの状態から異物による冷却異常が電力変換装置１００に発生するまでに要する時間の下限値よりもある程度小さい値に設定される。この場合、診断部１４０５は、累積運転時間ＯＴａが所定時間以下でない場合、ステップＳ２１０に進み、所定時間以下である場合、ステップＳ２１８に進む。

ステップＳ２１０にて、診断部１４０５は、最新の温度差Ｙの測定データから、その測定データが取得されたときと同じ累積運転時間ＯＴａの基準データ（基準値Ｙｃｒ）を減じた減算値ΔＹ（＝Ｙ－Ｙｃｒ）の絶対値が閾値ΔＹｔｈより小さいか否かを判定する。

例えば、基準データが近似式によって表される場合、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データが取得されたときの累積運転時間ＯＴａに相当する基準値Ｙｃｒを近似式によって算出することができる。また、例えば、基準データが測定データのレコード群やテーブルデータ等の離散化されたデータ群で表される場合、最新の温度差Ｙの測定データが取得されたときと同じ累積運転時間ＯＴａの基準値Ｙｃｒが記憶部１４０３に存在する場合と存在しない場合がある。記憶部１４０３に最新の温度差Ｙが取得されたときと同じ累積運転時間ＯＴａの基準値Ｙｃｒが存在する場合、診断部１４０５は、その基準値Ｙｃｒをそのまま利用することができる。一方、記憶部１４０３に最新の温度差Ｙが取得されたときと同じ累積運転時間ＯＴａの基準値Ｙｃｒが存在しない場合、対象の累積運転時間ＯＴａの前後に隣接する累積運転時間ＯＴａでの基準値Ｙｃｒを用いて、対象の累積運転時間ＯＴａの基準値Ｙｃｒを内挿することができる。

診断部１４０５は、減算値ΔＹの絶対値が閾値ΔＹｔｈより小さい場合、ステップＳ２１２に進み、それ以外の場合、ステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２１２にて、診断部１４０５は、異物の存在（冷却フィン部１９４や吸気口への異物の目詰まり）に伴う電力変換装置１００の冷却異常の発生を表すアラートをユーザに向けて出力する。

制御装置１４０は、ステップＳ２１２の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。

一方、ステップＳ２１４にて、診断部１４０５は、減算値ΔＹ（＝Ｙ－Ｙｃｒ）が閾値ΔＹｔｈ以上であるか否かを判定する。診断部１４０５は、減算値ΔＹが閾値ΔＹｔｈ以上である場合、ステップＳ２１６に進み、それ以外の場合、電力変換装置１００の冷却異常はないと判断し、今回のフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ２１６にて、診断部１４０５は、冷却ファン１８０の異常に伴う電力変換装置１００の冷却異常の発生を表すアラートをユーザに向けて出力する。

診断部１４０５は、ステップＳ２１６の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。

一方、ステップＳ２１８にて、診断部１４０５は、最新の温度差Ｙの測定データから、その測定データが取得されたときと同じ累積運転時間ＯＴａの基準データ（基準値Ｙｃｒ）を減じた減算値ΔＹ（＝Ｙ－Ｙｃｒ）が閾値ΔＹｔｈ以上であるか否かを判定する。診断部１４０５は、減算値ΔＹが閾値ΔＹｔｈ以上である場合、ステップＳ２２０に進み、それ以外の場合、今回のフローチャートの処理を終了する。これにより、制御装置１４０は、冷却構造部１９０に関する保守が行われた直後の電力変換装置１００の運転時には、異物の存在に伴う冷却異常、及び冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常のうちの後者の冷却異常の有無のみを判定することができる。

ステップＳ２２０にて、診断部１４０５は、冷却ファン１８０の異常に伴う電力変換装置１００の冷却異常の発生を表すアラートをユーザに向けて出力する。

診断部１４０５は、ステップＳ２２０の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。

このように、本例では、制御装置１４０は、異物の存在に伴う冷却異常の発生時におけるフィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの温度差Ｙの時間変化を表す基準データを用いる。

これにより、制御装置１４０は、異物の存在に伴う冷却異常と冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常とを区別することができる。

また、本例では、制御装置１４０は、冷却構造部１９０に関する保守が行われた後の電力変換装置１００の累積運転時間が相対的に短い状況では、異物の存在に伴う冷却異常、及び冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常のうちの後者の有無のみを判定する。

これにより、制御装置１４０は、異物の存在に伴う冷却異常の誤判定を抑制することができる。冷却構造部１９０に関する保守が行われた後の一定期間では、異物の存在に伴う冷却異常が発生する可能性が非常に低いからである。

また、本例では、制御装置１４０は、基準データを取得済みでない状況では、フィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの温度差Ｙの大小に基づき、電力変換装置１００の冷却異常を判定する。

これにより、制御装置１４０は、異物の存在に伴う冷却異常と冷却ファン１８０の異常により冷却異常の区別はできないものの、基準データを取得済みでない状況でも、電力変換装置１００の冷却異常の有無を判定することができる。

尚、制御装置１４０は、実際の電力変換装置１００の使用環境に即した形で取得される基準データに加えて、予め準備される基準データを用いてもよい。予め準備されるデータは、例えば、工場出荷前の検査時に補助記憶装置１４３に予め登録（格納）される態様であってもよいし、工場出荷後に、外部（例えば、演算装置２００）からダウンロードされ、補助記憶装置１４３に格納される態様であってもよい。この場合、基準データを取得済みでない場合（ステップＳ２０２のＮＯの場合）、ステップＳ２０４，Ｓ２０６の処理に代えて、予め準備される基準データを用いて、ステップＳ２０８～Ｓ２２０と同様の処理が実施されてよい。また、制御装置１４０は、実際の電力変換装置１００の使用環境に即した形で取得される基準データに代えて、予め準備される基準データを用いてもよい。この場合、図７の処理は実施されず、ステップＳ２０２～Ｓ２０６の処理は省略されてよい。また、予め準備される基準データは、複数の種類が存在してもよい。例えば、使用環境に合わせて、複数の種類の基準データが予め準備され、ユーザから受け付けられる所定の入力によって選択可能な態様であってもよい。

［作用］
次に、本実施形態に係る電力変換装置１００（制御装置１４０）の作用について説明する。

本実施形態では、電力変換装置１００は、パワーデバイス（例えば、半導体ダイオードＳＤや半導体スイッチＳＷ）と、冷却構造部１９０と、冷却ファン１８０と、診断部１４０５とを備える。具体的には、冷却構造部１９０は、パワーデバイスの放熱のために用いられる。また、冷却ファン１８０は、冷却構造部１９０への送風を行う。そして、診断部１４０５は、フィン温度Ｔｆと内気温度Ｔａとの間の温度差Ｙの時間変化の傾向に基づき、冷却構造部１９０及び冷却ファン１８０による冷却性能の異常（冷却異常）に関する診断を行う。

これにより、制御装置１４０は、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常の場合と、異物の存在に伴う冷却異常の場合との温度差Ｙの時間変化の傾向の違いを利用することができる。そのため、制御装置１４０は、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常と異物の存在に伴う冷却異常とを区別することができる。

また、本実施形態では、診断部１４０５は、温度差Ｙの上昇速度に基づき、異物の存在に伴う冷却性能の異常と、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却性能の異常とを区別してよい。

これにより、制御装置１４０は、温度差Ｙの上昇速度の違いを利用し、具体的に、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常と異物の存在に伴う冷却異常とを区別することができる。

また、本実施形態では、電力変換装置１００は、記憶部１４０３を備える。具体的には、記憶部１４０３は、異物の存在に伴う冷却性能の異常時における温度差Ｙの時間変化の傾向を表す基準データを記憶してよい。そして、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する基準データとの乖離が相対的に小さい場合、異物の存在に伴う冷却性能の異常があると判定し、温度差Ｙの測定データと、その測定データと同じタイミングの基準データとの乖離が温度差Ｙの大きくなる方向で相対的に大きい場合、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却性能の異常があると判定してもよい。

これにより、制御装置１４０は、異物の存在に伴う冷却性能の異常時における温度差Ｙの時間変化の傾向を表す基準データを利用し、具体的に、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常と異物の存在に伴う冷却異常とを区別することができる。

また、本実施形態では、電力変換装置１００は、保守判定部１４０４を備えてもよい。具体的には、保守判定部１４０４は、冷却構造部１９０に関する保守が行われたことを判定してもよい。また、基準データは、冷却構造部１９０に関する保守済みの状態を起点として、異物の存在に伴う冷却異常が発生するときの温度差Ｙの時間変化を表してもよい。そして、診断部１４０５は、保守判定部１４０４により冷却構造部１９０に関する保守が行われたと判定された時点を起点として、時系列での温度差Ｙの測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する基準データとの乖離状態に基づき、冷却性能の異常に関する診断を行ってもよい。

これにより、制御装置１４０は、冷却構造部１９０に関する保守済みの状態を起点とする時間経過に合わせて、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常と異物の存在に伴う冷却異常とを区別しながら、冷却異常に関する診断を行うことができる。

また、本実施形態では、診断部１４０５は、温度差Ｙの測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する基準データ（基準値Ｙｃｒ）との差分（減算値ΔＹ）を算出し、その差分と閾値ΔＹｔｈとの比較に基づき、冷却性能の異常に関する診断を行ってもよい。

これにより、制御装置１４０は、具体的に、冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常と異物の存在に伴う冷却異常とを区別しながら、冷却異常に関する診断を行うことができる。

また、本実施形態では、電力変換装置１００は、保守判定部を備えてもよい。そして、
診断部１４０５は、保守判定部１４０４により冷却構造部１９０に関する保守が行われたと判定されてからの電力変換装置１００の累積運転時間が相対的に短い状況では、異物の存在に伴う冷却異常及び冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常のうちの冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常の有無だけを判定してもよい。

これにより、制御装置１４０は、誤った診断、具体的には、異物の存在に伴う冷却異常の誤判定を抑制することができる。

また、本実施形態では、記憶部１４０３は、電力変換装置１００の工場出荷後の最初の使用開始から所定のタイミングまでの間の時系列での温度差Ｙの測定データに基づき取得される、基準データを記憶してよい。そして、診断部１４０５は、所定のタイミング（具体的には、上述の終了条件の成立タイミング）への到達以降において、温度差Ｙの測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する基準データとの乖離の大小に基づき、冷却性能の異常に関する診断を行ってもよい。

これにより、制御装置１４０は、電力変換装置１００の使用環境等に即した基準データを用いることができる。そのため、制御装置１４０は、冷却異常の有無の判定精度や異物の存在に伴う冷却異常と冷却ファン１８０の異常に伴う冷却異常との区別の精度等の冷却異常の診断精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、記憶部１４０３は、電力変換装置１００の工場出荷後の最初の使用開始後に、温度差Ｙが所定値を超えた時点から所定のタイミングまでの間の時系列での温度差Ｙの測定データに基づき取得される基準データを記憶してもよい。

これにより、制御装置１４０は、冷却フィン部１９４や吸気口の目詰まり等の異物の存在による影響が相対的に大きくなった状態での測定データに基づき基準データを取得することができる。そのため、制御装置１４０は、冷却フィン部１９４や吸気口の目詰まり等の異物の存在による影響が相対的に小さい状況では、測定データを記録する必要がなく、基準データの取得のための処理負荷を軽減することができる。

また、本実施形態では、記憶部１４０３は、温度差Ｙの測定データと、その測定データが取得されたときの電力変換装置１００の使用開始からの累積運転時間とを対応付けて記憶してもよい。

これにより、制御装置１４０は、例えば、温度差Ｙの測定データと、その測定データが取得されたときの電力変換装置１００の使用開始からの累積運転時間との組み合わせのレコードデータをそのまま基準データとして利用することができる。

また、本実施形態では、診断部１４０５は、所定のタイミングへの到達前において、温度差Ｙの大小に基づき、電力変換装置１００の冷却異常に関する診断を行ってもよい。

これにより、制御装置１４０は、電力変換装置１００の使用環境等に即した基準データが取得される前であっても、電力変換装置１００の冷却異常に関する診断を行うことができる。

以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 冷却異常診断システム
１００ 電力変換装置
１１０ 整流回路
１１０Ａ 回路基板
１２０ 平滑回路
１３０ インバータ回路
１３０Ａ 回路基板
１４０ 制御装置（情報処理装置）
１４１ ＣＰＵ
１４２ メモリ装置
１４３ 補助記憶装置
１４４ インタフェース
１５０ センサ
１６０ 表示装置
１７０ 通信装置
１８０ 冷却ファン
１９０ 冷却構造部
１９２ フィンベース
１９４ 冷却フィン部
１９４Ａ フィン
２００ 演算装置（情報処理装置）
３００ 端末装置（情報処理装置）
３１０ 表示部
１４０１ 駆動制御部
１４０２ 記録部
１４０３ 記憶部
１４０４ 保守判定部
１４０５ 診断部
Ｍ 電動機
ＮＬ 負ライン
ＰＬ 正ライン
ＰＳ 商用電源
ＳＤ 半導体ダイオード（パワーデバイス）
ＳＷ 半導体スイッチ（パワーデバイス）

Claims (12)

1. パワーデバイスと、
   前記パワーデバイスの放熱のための冷却構造部と、
   前記冷却構造部への送風を行う送風部と、
   前記冷却構造部の温度と、電力変換装置の内部の空気の温度との間の温度差の時間変化の傾向に基づき、前記冷却構造部及び前記送風部による冷却性能の異常に関する診断を行う診断部と、を備える、
   電力変換装置。
2. 前記診断部は、前記温度差の上昇速度に基づき、異物の存在に伴う前記冷却性能の異常と、前記送風部の異常に伴う前記冷却性能の異常とを区別する、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 異物の存在に伴う前記冷却性能の異常時における前記温度差の時間変化の傾向を表す基準データを記憶する記憶部を備え、
   前記診断部は、前記温度差の測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する前記基準データとの乖離が相対的に小さい場合、異物の存在に伴う前記冷却性能の異常があると判定し、前記温度差の測定データと、その測定データと同じタイミングの前記基準データとの乖離が前記温度差の大きくなる方向で相対的に大きい場合、前記送風部の異常に伴う前記冷却性能の異常があると判定する、
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記冷却構造部に関する保守が行われたことを判定する保守判定部を備え、
   前記基準データは、前記冷却構造部に関する保守済みの状態を起点として、異物の存在に伴う前記冷却性能の異常が発生するときの前記温度差の時間変化を表し、
   前記診断部は、前記保守判定部により前記冷却構造部に関する保守が行われたと判定されたときを起点として、時系列での前記温度差の測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する前記基準データとの乖離状態に基づき、前記冷却性能の異常に関する診断を行う、
   請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記診断部は、前記温度差の測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する前記基準データとの差分を算出し、前記差分と所定閾値との比較に基づき、前記冷却性能の異常に関する診断を行う、
   請求項３又は４に記載の電力変換装置。
6. 前記冷却構造部に関する保守が行われたことを判定する保守判定部を備え、
   前記診断部は、前記保守判定部により前記冷却構造部に関する保守が行われたと判定されてからの電力変換装置の累積運転時間が相対的に短い状況では、異物の存在に伴う前記冷却性能の異常及び前記送風部の異常に伴う前記冷却性能の異常のうちの前記送風部の異常に伴う前記冷却性能の異常の有無だけを判定する、
   請求項２乃至５の何れか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記記憶部は、電力変換装置の工場出荷後の最初の使用開始から所定のタイミングまでの間の時系列での前記温度差の測定データに基づき取得される前記基準データを記憶し、
   前記診断部は、前記所定のタイミングへの到達以降において、前記温度差の測定データと、その測定データと同じタイミングに相当する前記基準データとの乖離の大小に基づき、前記冷却性能の異常に関する診断を行う、
   請求項３乃至５の何れか一項に記載の電力変換装置。
8. 前記記憶部は、電力変換装置の工場出荷後の最初の使用開始後に、前記温度差が所定値を超えた時点から前記所定のタイミングまでの間の時系列での前記温度差の測定データに基づき取得される、前記基準データを記憶する、
   請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記記憶部は、前記温度差の測定データと、その測定データが取得されたときの電力変換装置の使用開始からの累積運転時間とを対応付けて記憶する、
   請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記診断部は、前記所定のタイミングへの到達前において、前記温度差の大小に基づき、前記冷却性能の異常に関する診断を行う、
    請求項７乃至９の何れか一項に記載の電力変換装置。
11. パワーデバイスと、前記パワーデバイスの放熱のための冷却構造部と、前記冷却構造部への送風を行う送風部と、を有する電力変換装置に関する情報処理装置であって、
    前記冷却構造部の温度と、前記電力変換装置の内部の空気の温度との間の温度差の時間変化の傾向に基づき、前記冷却構造部及び前記送風部による冷却性能の異常に関する診断を行う、
    情報処理装置。
12. パワーデバイスと、前記パワーデバイスの放熱のための冷却構造部と、前記冷却構造部への送風を行う送風部と、を有する電力変換装置に関する情報処理装置が実行する情報処理方法であって、
    前記冷却構造部の温度と、前記電力変換装置の内部の空気の温度との間の温度差の時間変化の傾向に基づき、前記冷却構造部及び前記送風部による冷却性能の異常に関する診断を行う、
    情報処理方法。

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